Модуль 1. Статическая биохимия

ЛЕКЦИИ ПО КУРСУ

БИОХИМИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЯ

 

КРАСНОЯРСК, 2008

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение…………………………………………………………….
Модуль I. Статическая биохимия……………………………….
Лекция 1. Строение, свойства, биологическая роль моно- и олигосахаридов……………………………………………………...
Лекция 2. Строение, свойства, биологическая роль гомо- и гетерополисахаридов……………………………………………….
Лекция 3. Строение, свойства, биологическая роль простых липидов……………………………………………….......................
Лекция 4. Строение, свойства, биологическая роль сложных липидов……………………………………………………………...
Лекция 5. Аминокислотный состав белков………………………
Лекция 6. Уровни структурной организации белков……………
Лекция 7. Физико-химические свойства белков…………………
Лекция 8. Классификация белков. Простые и сложные белки…
Лекция 9. Сложные белки…………………………………………
Лекция 10. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов…………………………………………………………
Лекция 11. Строение, свойства, биологическая роль нуклеиновых кислот………………………………………………..
Лекция 12. Витамины – биологическая роль, классификация. Водорастворимые витамины……………………………………….
Лекция 13. Жирорастворимые витамины………………………..
Лекция 14. Ферменты − строение, свойства, механизм действия.
Лекция 15. Регуляция ферментативной активности. Классификация ферментов.……………………………………….
Модуль II. Динамическая биохимия……………………………
Лекция 16. Обмен веществ и энергии в живых системах. Расщепление углеводов в пищеварительном тракте……………..
Лекция 17. Анаэробный катаболизм углеводов………………….
Лекция 18. Аэробный катаболизм углеводов (часть I)………….
Лекция 19. Аэробный катаболизм углеводов (часть II)…………
Лекция 20. Биосинтез углеводов………………………………….
Лекция 21. Расщепление пищевых и тканевых липидов………..
Лекция 22. Катаболизм жирных кислот………………………….
Лекция 23. Биосинтез жирных кислот и триацилглицеролов…..
Лекция 24. Биосинтез холестерина и желчных кислот………….
Лекция 25. Биологическое окисление…………………………….
Лекция 26. Субстратное и окислительное фосфорилирование. Дыхательная цепь…………………………………………………..
Лекция 27. Механизмы образования и использования АТР в живых системах……………………………………..........................
Лекция 28. Интеграция клеточного обмена……………………...
Модуль III. Молекулярная биология………………...………....
Лекция 29. Репликация ДНК...…………………………………….
Лекция 30. Транскрипция (биосинтез РНК)……………………...
Лекция 31. Трансляция (биосинтез белка)……………………….
Библиографический список……………………………………...

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Биохимия, или биологическая химия, – это наука, которая изучает состав, строение, свойства веществ живой природы, а также их превращения в процессе жизнедеятельности живых объектов с целью познания молекулярных основ жизни.

Термин биохимия был введен Карлом Нейбергом в 1903 г. Название этой науки свидетельствует о том, что она связана как с биологией, так и с химией: биохимия – это химия, поскольку она изучает строение, состав, свойства и превращение веществ, а биологическая потому, что изучает только те вещества, которые встречаются и подвергаются превращениям в живой природе.

В зависимости от подхода к изучению живой материи биохимию делят на статическую, динамическую и функциональную. Статическая изучает химический состав организмов – состав, строение, количественное содержание в тех или иных биологических объектах. Динамическая изучает превращения химических соединений и взаимосвязанных с ними превращений энергии в процессе жизнедеятельности живых организмов. Функциональная выясняет взаимосвязь между строением химических соединений и процессами их превращений с одной стороны и функцией субклеточных структур, специализированных клеток, тканей или органов, включающих в состав упомянутые вещества – с другой. Деление это в значительной мере условно и три раздела тесно переплетаются друг с другом.

В зависимости от объекта или направления исследований современная биохимия распадается на следующие самостоятельные разделы: 1) общая биохимия; 2) биоорганическая химия; 3) биохимия животных; 4) биохимия растений; 5) биохимия микроорганизмов; 6) медицинская биохимия; 7) ветеринарная биохимия; 8) техническая биохимия; 9) эволюционная биохимия; 10) радиационная биохимия; 11) космическая биохимия; 12) энзимология; 13)

молекулярная биология.

В развитии биохимии выделяют три периода. Донаучная биохимия – период накопления практических знаний (сыроварение, приготовление вин, выделка кож, выпечка хлеба т др.), длящийся с древних времен до середины XIX столетия.

Классическая биохимия – период выделения из физиологии в качестве самостоятельной науки (вторая половина XIX века). Ее возникновение связано со стремлением объяснить физиологические процессы с помощью химических реакций. Исследования физиологических процессов в этот период осуществлялись на организменном, тканевом и клеточном уровнях. Важнейшее достижениие – установление общего плана строения главных биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) и основных путей химических превращений веществ в живых организмах.

Современная биохимия возникла на базе классической во второй половине XX века в связи с переходом биохимических исследований на качественно новый уровень – молекулярный. Этому способствовало в первую очередь применение новых физико-химических методов (рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, газовая, жидкостная хроматография, метод меченых атомов, ИК- и УФ-спекрофотометрия, флюоресцентный, биолюминесцентный анализ, электрофорез, масс-спектрометрия, ультрацентрифугирование, ЯМР, ЭПР и др.).

Выдающиеся достижения этого периода – открытие двухцепочечной спирали ДНК, расшифровка генетического кода, определение трехмерной структуры ряда белков, описание основных путей метаболизма углеводов, липидов и белков, механизма образования АТР в клетках, разработка методов определения первичной структуры белков и нуклеиновых кислот, синтез гена и др.

В свою очередь это привело к возникновению нового направления современной биохимии – молекулярной биологии, которое интегрировало усилия биологов, биохимиков, химиков и физиков в области изучения молекулярных основ эволюции, дифференцировки, биоразнообразия, развития и старения, канцерогенеза, иммунитета и др.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что биохимия и молекулярная биология в целом изучает химические и физико-химические процессы, лежащие в основе развития и функционирования живых систем всех уровней организации.

Объединение биохимии и молекулярной биологии в одном курсе лекций оправдано. Предметы их изучения очень близки, а последние достижения и история развития современной биохимии и молекулярной биологии не позволяют однозначно ответить на вопрос о том, где заканчивается сфера интересов одной и начинается сфера интересов другой науки. С развитием методов генетической и белковой инженерии, биоинформатики биохимия и молекулярная биология идут параллельным курсом, дополняя и обогащая друг друга.

Биохимия и молекулярная биология переживают сегодня этап стремительного развития. Достижения именно этих и некоторых смежных наук позволили человеку вплотную приблизиться к возможности реконструкции геномов, воспроизведению по сути, любых организмов с заданными свойствами.

Курс лекций состоит из трех модулей, два из которых – статическая и динамическая биохимия рассматривают вопросы, касающиеся строения, свойств и метаболизма основных органических соединений, встречающихся в биообъектах. В третьем модуле охарактеризованы закономерности воспроизведения наследственной информации и механизмы экспрессии генов.

Модуль 1. СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ

ЛЕКЦИЯ 1